一種用于柜內(nèi)電纜終端的伸縮式彎曲工具設(shè)計(jì)

劉 斌

(國網(wǎng)阜陽供電公司，安徽 阜陽 236000)

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展以及城市建設(shè)需要，以前的架空線路由于占用地面空間且樹障較多，一方面影響城市美觀，另一方面由于樹障引起的跳閘事件也較多，使城市中的架空線路逐漸被電力電纜取代。雖然電力電纜有許多優(yōu)勢(shì)，但是一旦發(fā)生故障卻很難查找，故障查找過程復(fù)雜，查找時(shí)間久，成本也較高。為此，各部門、行業(yè)制定許多規(guī)程規(guī)范，對(duì)其電纜材料特性、加工工藝、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、現(xiàn)場(chǎng)施工工藝、運(yùn)行環(huán)境、維護(hù)措施等方面都有嚴(yán)格的規(guī)定，以減少故障發(fā)生。然而，每年還是有各種各樣的電纜故障，特別是10 kV環(huán)網(wǎng)柜、高壓分支箱電纜終端處。由于環(huán)網(wǎng)柜、高壓分支箱體積小，占地面積小，在電網(wǎng)外線建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。但是由于環(huán)網(wǎng)柜、高壓分支箱的體積小，特別是在電纜室進(jìn)行電纜終端制作過程中，當(dāng)電纜線芯截面較粗時(shí)，很難對(duì)電纜終端各相進(jìn)行彎曲，如果強(qiáng)行使用蠻力彎曲，會(huì)造成剝開后的電纜彎曲半徑不合格，損傷線芯、主絕緣以及護(hù)套，嚴(yán)重影響電纜的安全運(yùn)行，并且在作業(yè)過程中還費(fèi)時(shí)費(fèi)力，降低作業(yè)效率。[1-6]

為解決以上問題，本文研究設(shè)計(jì)了一種能在柜內(nèi)狹窄空間簡便、快捷對(duì)電纜各相終端進(jìn)行彎曲的可伸縮式工具。通過將其應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)柜內(nèi)狹窄空間作業(yè)，不僅可以快速彎曲各相電纜，還極大縮短了工作時(shí)間，提高了作業(yè)效率，同時(shí)提高了設(shè)備的安全可靠性。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，在現(xiàn)場(chǎng)狹小空間制作10 kV電纜終端頭時(shí)，存在為保證工藝質(zhì)量，對(duì)其電纜終端各相彎曲費(fèi)時(shí)費(fèi)力的現(xiàn)象，在考慮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件與使用的便捷性后，特設(shè)計(jì)一種安全、可靠且能快速彎曲電纜終端的工具。其簡化結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中：1為支撐桿；2為支撐臂；3為間距調(diào)節(jié)環(huán)；4為調(diào)節(jié)臂；5為調(diào)節(jié)臂上部圓環(huán)；6為調(diào)節(jié)臂下部開口圓?。?為彎曲塊；8為彎曲塊側(cè)板；9為彎曲塊連接件；10為下伸縮臂；11為上伸縮臂；12為油缸；13為油缸下環(huán)；14為油缸上環(huán)；15為油管；16為液壓泵；17為液壓手柄。圖2為油缸上環(huán)與下環(huán)連接部位結(jié)構(gòu)圖。

以上所設(shè)計(jì)的伸縮式彎曲工具及各部件均達(dá)到一定的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、壓力以及力矩要求，并且所用金屬材料為不銹鋼材料，防止長久使用后銹蝕而影響使用功能。另外，彎曲塊的寬度與厚度及各結(jié)構(gòu)連接處，是制造加工的難點(diǎn)之處，在彎曲電纜過程中，要保證不會(huì)變形、斷裂。該工具的整體結(jié)構(gòu)使用起來應(yīng)靈活、不卡澀、可靠、連接牢固且攜帶方便。

2 伸縮式彎曲工具工作原理

由圖1和圖2可知，支撐桿1與支撐臂2相連為一整體，支撐桿1為圓形結(jié)構(gòu)且中間部位比兩端稍細(xì)。每個(gè)支撐臂2上有3個(gè)支撐桿間距調(diào)節(jié)環(huán)3，且支撐臂2上部為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，與油缸下環(huán)13連接并可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)節(jié)臂下部開口圓弧6結(jié)構(gòu)可與支撐臂調(diào)節(jié)環(huán)3連接；調(diào)節(jié)臂上部圓環(huán)5與油缸上環(huán)14連接并可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。彎曲塊7與下伸縮臂10通過彎曲塊連接件9連接為一整體，下伸縮臂10比上伸縮臂11的直徑稍小且可靈活在上伸縮臂11內(nèi)部伸縮。上伸縮臂11外徑比油缸12內(nèi)徑稍小，可靈活在油缸12內(nèi)部伸縮。油缸12頂部有快速接頭與油管15相連，油管15另一端與液壓泵16相連。

當(dāng)需要在狹小空間彎曲電纜各相時(shí)，首先將油缸12釋壓，使下伸縮臂10和上伸縮臂11收縮，從而帶動(dòng)彎曲塊7上升，然后再將電纜卡入兩支撐桿1與彎曲塊7之間，此時(shí)再操作液壓手柄17使液壓泵16通過油管15給油缸12內(nèi)的下伸縮臂10和上伸縮臂11壓力，以使上、下伸縮臂向下伸開，從而帶動(dòng)彎曲塊7向下移動(dòng)。在彎曲塊7的壓力作用下，使得電纜按一定的弧度彎曲。由于彎曲塊7有彎曲塊側(cè)板8，支撐桿1為圓形結(jié)構(gòu)且中間部位比兩端稍細(xì)，則在彎曲過程中，電纜不會(huì)隨便移位，也不會(huì)受到損傷。此方法能快速、方便地在狹小空間對(duì)電纜各相進(jìn)行彎曲。另外還可以利用間距調(diào)節(jié)環(huán)3調(diào)節(jié)兩支撐桿1之間的距離，以適應(yīng)不同截面線芯的彎曲半徑與電纜線芯的彎曲程度。如要增大兩支撐桿1間的距離，只需要將調(diào)節(jié)臂4下部開口圓弧6與支撐臂2下部的間距調(diào)節(jié)環(huán)3連接即可。如要縮小兩支撐桿1間的距離，只需要將調(diào)節(jié)臂4下部開口圓弧6與支撐臂2上部的間距調(diào)節(jié)環(huán)3連接即可。由于支撐臂2下部為開口圓弧結(jié)構(gòu)，因此，其可與間距調(diào)節(jié)環(huán)3可靠連接。支撐臂2與調(diào)節(jié)臂4的上部均為圓環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此，既可與油缸下環(huán)13與油缸上環(huán)14可靠連接，還可在垂直方面靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐臂2、調(diào)節(jié)臂4和油缸12成三角形結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，使電纜在被彎曲過程中不會(huì)晃動(dòng)，安全、可靠。

使用該伸縮式彎曲工具，能快速、方便對(duì)電纜終端各相進(jìn)行彎曲，不損傷電纜，提高作業(yè)效率，提升電纜接頭制作工藝，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

3 加工制造與特性分析

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行了該工具的加工生產(chǎn)。加工過程中，主要關(guān)鍵部位為支撐桿、支撐臂、調(diào)節(jié)臂、連接圓環(huán)、彎曲塊、油缸等的加工和液壓泵的選擇，以及整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過不斷加工改進(jìn)與三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，最終完成了該彎曲工具的加工。然后對(duì)其應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室，并對(duì)其機(jī)構(gòu)靈活性、機(jī)械特性、可操作性和壓力大小等特性進(jìn)行了試驗(yàn)分析，如表1所示。

表1 鋼鎧剝切工具各特性試驗(yàn)分析

對(duì)加工完成的工具各部件進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，以觀察其實(shí)用效果。目前，該工具已通過阜陽供電公司的評(píng)審，并向國家專利局申請(qǐng)了實(shí)用新型和發(fā)明專利且獲得受理。該工具不僅能進(jìn)行10 kV電纜終端各相的快速彎曲，還可以用于其他類似場(chǎng)合的彎曲。

通過試驗(yàn)后，工作人員對(duì)其進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)使用，能方便快速對(duì)電纜各相進(jìn)行彎曲，且靈活可靠。由于該工具壓力來源于液壓機(jī)構(gòu)，日常使用中，要注意液壓泵、油管和油缸等的維護(hù)保養(yǎng)。

4 結(jié)論

根據(jù)所設(shè)計(jì)的用于狹窄空間電纜終端的可伸縮式彎曲工具的理論分析及試驗(yàn)可知，其機(jī)械強(qiáng)度、壓力特性和其他性能均滿足設(shè)計(jì)與安全要求。一方面能夠?qū)?0 kV電纜終端各相進(jìn)行快速彎曲、省時(shí)省力，提高工作效率；另一方面所彎曲的電纜不傷及護(hù)套、線芯、主絕緣等結(jié)構(gòu)，工藝質(zhì)量大大提升，防止因該工藝不良而導(dǎo)致事故的發(fā)生，提升了設(shè)備運(yùn)行安全性。